JP2007108262A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数を大幅に増やすことなく、装置強度向上のための部品重量アップを行わずに簡単な構成で、かつ容易な調整機構を設けることで、各作像プロセスカートリッジの位置決めが可能な構成にし、高精度な狭ＰＧを確保できる画像形成装置を提供すること。
【解決手段】感光体を有する像担持体ユニットと現像ローラを備える作像ユニットとを備える画像形成装置において、前記画像形成装置は、本体側板３１に一体化された位置決めホルダー１４６を備え、前記位置決めホルダー１４６が、感光体の位置決めする基準軸１４４と、現像ローラ２４の位置決めする現像ローラ軸受け６０と、を有し、かつ、前記現像ローラ軸受け６０の内径と外形に偏芯を持たせていることを特徴とする画像形成装置を提供する。
【選択図】図３

Description

本発明は、プリンタ、ファクシミリ、複写機等の画像形成装置に関するものである。特に、感光体ドラムを含む像担持体ユニットと現像ローラを含む作像ユニットに分割されたユニット構成で複数の像担持体にて構成されたカラー画像形成装置に関するものである。
また、画像形成装置に使用される感光体ドラムとプロセスカートリッジに関するものである。

プリンタ、ファクシミリ、複写機等の画像形成装置の現像装置においては、例えば、トナーとキャリアを含む２成分現像剤を用いた現像装置を使用している場合、感光体と現像ローラ間の距離、即ち現像ギャップ（以下ＰＧ）は、画像濃度やキャリア付着画像等の画像品質及びトナー飛散等の機械品質を左右する重要な特性値であり、従来から現像ギャップの管理には大変な注意が払われていた。特にカラー複写機においては、ＰＧを可能な限り狭く設定することで画質の向上が図れることが確認されており、画質向上の要請からこれまで以上にＰＧを狭く設定することが求められており、それに伴いＰＧ公差も今まで以上に厳しくしなければいけなくなってきている。
また、ユーザ操作性の観点からも、作像ユニットが容易に脱着できうる構成にしなくてはいけなく、且つ寿命設定の違う感光体ドラムを含む像担持体ユニットと、現像ローラを含む作像ユニットが各々の寿命で交換可能な操作性の優れた、狭ＰＧ精度が確保できる画像形成装置を作り出すことが求められていた。

そこで、従来、感光体ドラムを含む像担持体ユニットと現像ローラを含む作像ユニットを位置決めする手段として、一つの部品にて感光体ドラムの位置決めと現像ローラ軸の位置決めを行い、寸法の積み上がりを最小にし、精度維持を行うことが行われていた。
また、複数の感光体ドラムを有するカラー画像形成装置においては、前記の位置決め部品であるホルダーを複数個同一のものを使用し、各色間で各々ＰＧ精度を確保する構成がとられていたが、同一部品を使用しても各ステーションにてＰＧがバラツクという不具合が発生していた。その原因の一つとして、前記ホルダーが取り付く側板の平面度が各ステーションで変化してしまい、ホルダーの姿勢が変化することで、ＰＧが変動してしまうという現象である。
そこで、ホルダーが取り付く側板強度をアップし平面度精度を厳しくする手法も考えられるが、本体側板は、装置本体を構成する部品であり、部品重量比率が非常に高く、板厚を厚くする等を実施すると装置全体の重量が増大し、側板だけではなくその側板を支えるベースまでも強度アップを行わなければいけなくなり、装置全体の重量アップ及びコストアップとなってしまう。
また、ＰＧを狭くし公差を厳しくしていくと部品単品の精度向上を行っていっても加工上の限界に到達してしまい、容易な調整が行われる構成が求められてくる。

そこで、特許文献１には、画像形成装置本体内に対向して備える本体側板に複数のユニット支持部材を仮止めしてから、対向本体側板間に位置決め治具を取り付けてその位置決め治具で複数のユニット支持部材を位置決めし、次いでそれらユニット支持部材を本体側板に固定した後、位置決め治具を取り外してから、ユニット支持部材で支持して像担持体ユニットおよび現像ユニットを取り付け、対向本体側板間で支持して像担持体ユニットおよび現像ユニットを位置決めすることが、開示されている。これにより、像担持体ユニット等の着脱操作性を悪化することなく、作像手段、特にそれを構成する像担持体ユニットおよび現像ユニットを確実に位置決め可能とし、現像ギャップを一定に保持することができる。

特許文献２には、感光体と該感光体へ現像剤を付与するための現像ロールを有する現像装置とを備えた電子写真複写機における現像装置の位置決め機構において、複写機本体のフレームに着脱自在に取り付けられた現像装置支持部材と、現像装置支持部材に設けられた位置決めピンと、複写機本体のフレームに取り付けられ、前記位置決めピンを受入れてその位置決めピンを感光体の方向へ所定の力で押しつける押しつけ部材と、前記現像装置支持部材が複写機本体のフレームに対して上下左右方向に自由度を持って取り付けられていることが、開示されている。

特開２００３−２６３０９２号公報 特開平７−１７５３２２号公報

しかしながら、特許文献１の手段では、像担持体ユニットおよび現像ユニットを確実に位置決めし、現像ギャップを一定に保持することができるものの、位置決め治具の取り外し作業などが必要になるなど、必要部品が多く、作業もまだまだ複雑であるという問題点があった。
また、特許文献２の構成では、駆動時、現像ユニットに回転を伝達すると、現像ユニットが振動を生じ、現像ギャップが変動する問題点があった。さらに、この振動を抑えるべくスプリングの弾性力を強くすると、現像ユニットの着脱時の操作性が悪くなる問題点があった。
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、部品点数を大幅に増やすことなく、装置強度向上のための部品重量アップを行わずに簡単な構成で、かつ容易な調整機構を設けることで、各作像プロセスカートリッジの位置決めが可能な構成にし、高精度な狭ＰＧを確保できる画像形成装置を提供することである。
また、上記不具合が発生しないよう各ステーションに取り付く共通のドラムホルダーに対して、現像ユニット位置決め手段である現像軸受け取り付け位置のみ可変にすることで、精度良い狭ＰＧを確保することが可能となる画像形成装置を提供することである。

上記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下に挙げる。
本発明は、感光体を有する像担持体ユニットと現像ローラを備える作像ユニットとを備える画像形成装置において、前記画像形成装置は、本体側板に一体化された位置決めホルダーを備え、前記位置決めホルダーが、感光体の位置決めする基準軸と、現像ローラの位置決めする現像ローラ軸受けと、を有し、かつ、前記現像ローラ軸受けの内径と外形に偏芯を持たせていることを特徴とする画像形成装置である。

本発明は、前記記載の画像形成装置において、前記位置決めホルダーは、現像ローラ軸受けの取り付け角度を可変にすることで感光体ドラムと現像ローラとのギャップを調整することを特徴とする画像形成装置である。

本発明は、前記記載の画像形成装置において、前記画像形成装置が、前記位置決めホルダーに組み付けられる現像ローラ軸受けが脱着可能であることを特徴とする画像形成装置である。

本発明は、前記記載の画像形成装置において、前記画像形成装置が、現像ローラ軸受けで感光体ドラムと現像ローラとのギャップを調整することを特徴とする画像形成装置である。

本発明は、前記記載の画像形成装置において、前記画像形成装置が、感光体を有する像担持体ユニットと現像ローラを備える作像ユニットとを少なくとも４個具備し、カラー画像を形成することを特徴とする画像形成装置である。カラー画像形成装置にこの発明を搭載することで、モノクロ画像より要求画像が高いカラー画像の品質を安定させることができる。

本発明は、画像形成装置に備えられる感光体ドラムにおいて、前記画像形成装置は、前記記載の画像形成装置であって、かつ、前記感光体ドラムが、回転軸の伝達部材と反対側に設けた爪部材との係合部を端部に備え、回転軸の軸方向に移動することにより係合部の接離を可能とし、回転軸から着脱可能なことを特徴とする感光体ドラムである。これにより、本発明を感光体ドラムに適用し、且つこの感光体ドラムが着脱可能な構成にすることで、ユーザ操作をスムーズに行うことが可能となる。

本発明は、画像形成装置に備えられるプロセスカートリッジにおいて、前記画像形成装置は、前記記載の画像形成装置であって、かつ、前記プロセスカートリッジが、前記感光体ドラムと、少なくとも現像ローラを備える作像ユニットと、を一体にしたことを特徴とするプロセスカートリッジである。プロセスカートリッジ形態を取ることで，画像形成装置に対して容易に着脱作業ができるようになり、ユーザ負荷低減に繋がることになる。

本発明は、上記解決するための手段によって、部品点数を大幅に増やすことなく、簡単な調整機構のみで、各作像プロセスカートリッジの位置決めが可能な構成になり、低コストで、組付け作業性に優れた、高精度な狭ＰＧを確保することが可能となり、高画質な画像形成装置を提供することが可能となった。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。

図１は、連結装置を備えた画像形成装置の一例であるカラープリンタを示す概略垂直断面図である。その画像形成装置本体１内には、ドラム状の感光体として構成された４つの像担持体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２ＢＫが、後述する転写材の搬送方向Ａ１に沿って配列されている。図示した例では転写材の搬送方向Ａ１の最上流側の像担持体２Ｙの表面にはイエロートナー像が形成され、次の像担持体２Ｍの表面にはマゼンタトナー像が、さらに次の像担持体２Ｃの表面にはシアントナー像が、さらにその次の像担持体２ＢＫの表面にはブラックトナー像がそれぞれ形成されるように構成され、これらの像担持体はそれぞれ矢印Ｂ１方向に回転駆動される。
上記像担持体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２ＢＫに対向して転写材搬送装置３が配置され、この転写材搬送装置３は、支持ローラ４，５，６，７と、その支持ローラ４，５，６，７に巻き掛けられた無端ベルトより成る転写ベルト８とを有し、転写ベルト８は転写材の搬送方向Ａ１に回転駆動される。かかる転写ベルト８の表面に各像担持体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２ＢＫが当接し、しかも転写ベルト８を挟んで、各像担持体に対向した位置には、転写装置の一例である転写ブラシ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９ＢＫがそれぞれ配置されている。
一方、画像形成装置本体１内の下部には、シート給送装置１０のカセット１１が配置され、そのカセット１１内に配置された底板１２上に、例えば転写紙より成る転写材Ｓが積載されている。最上位の転写材Ｓの上面に当接した給送ローラ１３が反時計方向に回転駆動されることにより、その最上位の転写材Ｓが矢印Ｃ方向に給送され、その給送された転写材Ｓはレジストローラ対１４の回転によって所定のタイミングで各像担持体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２ＢＫと転写ベルト８との間の転写部に向けて給送される。
ここで、前述のようにイエロー用の像担持体２Ｙの表面にはイエロートナー像が形成されており、かかる像担持体２Ｙと転写ベルト８の間の転写部を転写材Ｓが通過するとき転写ブラシ９Ｙの作用により、像担持体２Ｙの表面に形成されたイエロートナー像が転写材Ｓの表面に転写される。この転写材Ｓは引き続きマゼンタ用の像担持体２Ｍ、シアン用の像担持体２Ｃ及びブラック用の像担持体２ＢＫと転写ベルト８との間の各転写部を順次通過し、各転写ブラシ９Ｍ，９Ｃ，９ＢＫの作用により、各像担持体２Ｍ，２Ｃ，２ＢＫ上の各色のトナー像が、既に転写材Ｓ上に転写されたイエロートナー像上に重ね合せて順次転写される。
上述のようにして表面に４色の重ね合せトナー像が転写された転写材Ｓは、定着ローラ１５と加圧ローラ１６の間を通り、このとき熱と圧力の作用によって、そのトナー像が転写材Ｓの表面に定着される。次いで、この転写材Ｓは矢印Ｅで示すように排紙トレイ１７上にスタックされる。

各像担持体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２ＢＫと、その表面にトナー像を形成する各要素は、それぞれ一体的なプロセスカートリッジ１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８ＢＫとして構成されている。その各プロセスカートリッジ１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８ＢＫの構成は実質的に同一であるため、そのうちの１つのイエロー用の像担持体２Ｙを有するプロセスカートリッジ１８Ｙの構成と作用だけを図２を参照して説明する。
図２は、イエロー用の像担持体２Ｙを有するプロセスカートリッジ１８Ｙの構成と作用を示す図である。図に示すように、このプロセスカートリッジ１８Ｙの像担持体２Ｙは、ユニットケース１９に回転自在に組み付けられて矢印Ｂ１方向に回転駆動される。像担持体２Ｙの表面には、ユニットケース１９に回転自在に支持された帯電ローラ２０が回転しながら当接し、その帯電ローラ２０により像担持体２Ｙの表面が所定の極性に帯電される。
一方、画像形成装置本体１内には、図１に示すように、プロセスカートリッジ１８Ｙとは別にレーザ書き込みユニット２１が配置され、このユニット２１から出射する光変調されたレーザビームＬによって、図２に示すように帯電後の像担持体２Ｙの表面が露光され、これによって像担持体表面にイエロー画像用の静電潜像が形成される。
上記静電潜像は現像装置２２によってイエロートナー像として可視像化される。この現像装置２２は、ユニットケース１９の一部により構成された現像ケース２３と、この現像ケース２３に回転自在に支持されて反時計方向に回転駆動される現像ローラ２４とを有し、現像ケース２３には、イエロー色のトナーとキャリアを有する粉体状の二成分系現像剤ＤＹが収容されている。この現像剤ＤＹは、現像ローラ２４上に担持されて搬送され、規制ブレード２６により量を規制されて現像ローラ２４と像担持体２Ｙとの間の現像領域に運ばれ、その現像剤中のトナーが像担持体表面に形成された静電潜像に静電的に移行して静電潜像がイエロートナー像として可視像化される。
上記イエロートナー像は前述のようにして転写材Ｓの表面に転写され、その転写後に像担持体表面に付着する転写残トナーは、クリーニング装置２７により除去される。このクリーニング装置２７は、ユニットケース１９の一部により構成されたクリーニングケース２８と、そのクリーニングケース２８に回転自在に支持されて矢印方向に回転駆動されるクリーニングブラシ２９と、基端部がクリーニングケース２８に固定されたクリーニングブレード３０とを有し、そのクリーニングブラシ２９とクリーニングブレード３０が像担持体２Ｙの表面に当接してその表面の転写残トナーを掻き取り除去する。

次に、本発明のプロセスユニットの位置決め部の実施例について説明する。まず感光体ドラムを含むプロセスカートリッジ１８Ｙは、画像形成装置本体１に対して着脱可能に装着されている。図３はこのプロセスカートリッジ１８Ｙが画像形成装置本体１に装着されたときの様子を示した図である。この図に示すように、ドラム状の像担持体２Ｙは、円筒状の像担持体本体３９と、その長手方向各端部に固定されたフランジ部材４０，４１より成り、手前側のフランジ部材４０は軸受４２を介してユニットケース１９に回転自在に支持され、奥側のフランジ部材４１は画像形成装置本体１に回転自在に支持された軸１４４に着脱可能に連結されている。
軸１４４は、画像形成装置本体１の奥側の側板３１と、この側板３１に不動に固定された支持板３２とから成る位置決めホルダー１４６に、軸受４７，１４８を介して回転自在に支持されている。また奥側のフランジ部材４１の回転中心部に形成された中心孔４９に軸１４４の先端部に固定されたジョイント５０が係合する。ジョイント５０の先端部に突起が形成され、中心孔４９の内周面にも穴が形成され、かかるジョイント５０と中心孔４９が互いに嵌合し、これらが互いに噛み合い、軸１４４の回転が像担持体２Ｙに伝えられるように構成されている。この状態で、プロセスカートリッジ１８Ｙのユニットケース１９が、画像形成装置本体１に対して位置決めされて保持される。
プロセスカートリッジ１８Ｙを画像形成装置本体１の手前側、すなわち図３に矢印Ｆで示した方向に引くと、ジョイント５０と像担持体の中心孔４９が外れ、像担持体２Ｙを含めたプロセスカートリッジ１８Ｙを画像形成装置本体１の手前側に引き出すことができる。逆に、プロセスカートリッジ１８Ｙを画像形成装置本体１の奥側、すなわち矢印Ｆと反対方向に押し込むと、図３に示したように像担持体２Ｙの中心孔４９とジョイント５０が嵌合し、その両者の歯が互いに噛み合い、ドラム状の像担持体２Ｙと軸１４４が同心状に位置決めされる。

上記軸１４４のジョイント５０が固定された側の端部と反対側の端部に、ギヤとして構成された回転体（不図示）が固定連結されている。
ここで、図４は、感光体ドラムと現像ローラの位置決め部詳細を示す図である。図４に示す詳細図は、現像軸受け６０を示し本軸受けは、外形と内径にΔＸの偏芯を持たせる構成で位置決めホルダー１４６にネジ締め可能な構成となっている。また、現像軸受け６０は、位置決めホルダーの４箇所のネジ下穴に固定可能で、固定位置を可変することで、ΔＸの偏芯の方向を変更することが可能となる。

次に、本体組付け時の工程概略を説明する。本体強度を確保される前後側板及びステー関連と感光体ドラム及び、現像ローラを保持する位置決めホルダーが仮止めした状態で、感光体ドラムの位置決め治具を装着し、正規位置へ位置決めホルダーを再組付け固定する。その次に感光体ドラムと現像ローラのギャップ位置測定治具を挿入し、組付け状態での現像ギャップを測定し、規格値に入るよう現像軸受けを回転させネジ締め位置を決定し、現像軸受けを固定する。このように現像軸受けを回転させることで、最適現像ギャップが容易に行え高画質な画像形成装置を提供することが可能となる。

図４に示す偏芯量及び偏芯方向が異なる数種類の軸受けを用意しておき、現像ギャップから、使用する軸受けを選択して組付けることで、最適な現像ギャップを確保した画像形成装置について説明する。まず組付けにおいて偏芯量が無い軸受けを挿入し組付け、現像ギャップが規格外になったものに対して軸受けを交換することも可能である。そこで、現像ギャップが規格に対してプラス方向の場合の対応軸受けと、マイナス方向の場合の軸受け、もしくは、プラスで規格外数値が幾つ以上の場合の軸受け等数種類の軸受けを用意し、測定結果に応じて軸受けを変更するものである。また、組付け性を向上させるため、軸受けの色を変えておき測定結果から、測定治具よりどの色の軸受けを使用するか指示がなされて軸受けを組替えることで更に作業性を向上することができる。

連結装置を備えた画像形成装置の一例であるカラープリンタを示す概略垂直断面図である。 イエロー用の像担持体２Ｙを有するプロセスカートリッジ１８Ｙの構成と作用を示す図である。 プロセスカートリッジ１８Ｙが画像形成装置本体１に装着されたときの様子を示した図である。 感光体ドラムと現像ローラの位置決め部詳細を示す図である。

符号の説明

１ 画像形成装置本体
２Ｙ 像担持体
２Ｍ 像担持体
２Ｃ 像担持体
２ＢＫ 像担持体
３ 転写材搬送
４ 支持ローラ
５ 支持ローラ
６ 支持ローラ
７ 支持ローラ
８ 転写ベルト
９Ｙ 転写ブラシ
９Ｍ 転写ブラシ
９Ｃ 転写ブラシ
９ＢＫ 転写ブラシ
１０ シート給送装置
１１ カセット
１２ 底板
１３ 給送ローラ
１４ レジストローラ対
１５ 定着ローラ
１６ 加圧ローラ
１７ 排紙トレイ
１８Ｙ プロセスカートリッジ
１８Ｍ プロセスカートリッジ
１８Ｃ プロセスカートリッジ
１８ＢＫ プロセスカートリッジ
１９ ユニットケース
２０ 帯電ローラ
２１ レーザ書き込みユニット
２２ 現像装置
２３ 現像ケース
２４ 現像ローラ
２６ 規制ブレード
２７ クリーニング装置
２８ クリーニングケース
２９ クリーニングブラシ
３０ クリーニングブレード
３１ 側板
３２ 支持板
３９ 像担持体本体
４０ フランジ部材
４１ フランジ部材
４２ 軸受
４７ 軸受
４９ 中心孔
５０ ジョイント
６０ 現像軸受け
１４４ 軸
１４６ 位置決めホルダー
１４８ 軸受
Ｓ 転写材
Ｌ レーザビーム

Claims (7)

1. 感光体を有する像担持体ユニットと現像ローラを備える作像ユニットとを備える画像形成装置において、
   前記画像形成装置は、本体側板に一体化された位置決めホルダーを備え、
   前記位置決めホルダーが、感光体の位置決めする基準軸と、現像ローラの位置決めする現像ローラ軸受けと、を有し、
   かつ、前記現像ローラ軸受けの内径と外形に偏芯を持たせていることを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１記載の画像形成装置において、
   前記位置決めホルダーは、現像ローラ軸受けの取り付け角度を可変にすることで感光体ドラムと現像ローラとのギャップを調整することを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１又は２に記載の画像形成装置において、
   前記画像形成装置が、前記位置決めホルダーに組み付けられる現像ローラ軸受けが脱着可能であることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項３に記載の画像形成装置において、
   前記画像形成装置が、現像ローラ軸受けで感光体ドラムと現像ローラとのギャップを調整することを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一つに記載の画像形成装置において、
   前記画像形成装置が、感光体を有する像担持体ユニットと現像ローラを備える作像ユニットとを少なくとも４個具備し、カラー画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
6. 画像形成装置に備えられる感光体ドラムにおいて、
   前記画像形成装置は、請求項１乃至５のいずれか一つに記載の画像形成装置であって、
   かつ、前記感光体ドラムが、回転軸の伝達部材と反対側に設けた爪部材との係合部を端部に備え、回転軸の軸方向に移動することにより係合部の接離を可能とし、回転軸から着脱可能なことを特徴とする感光体ドラム。
7. 画像形成装置に備えられるプロセスカートリッジにおいて、
   前記画像形成装置は、請求項１乃至５のいずれか一つに記載の画像形成装置であって、
   かつ、前記プロセスカートリッジが、前記感光体ドラムと、少なくとも現像ローラを備える作像ユニットと、を一体にしたことを特徴とするプロセスカートリッジ。

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